Coefficient de rétraction des aciers

[bryan]

Bonjour,
aujourd'hui je me questionne sur ce qu'est le coefficient de rétraction des acier (lors de la trempe).
Mes lectures m'ont conduit sur le descriptif d'un couteau où le coutelier parle brièvement de ce fameux coefficient, mais sans rentrer dans les détails.
Avez-vous des informations là dessus ?

[Guillaume48]

En fait, je dirais qu'il s'agit de l'addition de deux phénomènes différents : la rétraction due au refroidissement, et celle liée au changement de phase de l'acier. Je n'ai pas mes docs sous la mains, donc je resterai évasif, désolé.

[bryan]

C'est ce qui cause le voilage des aciers sandwich bi-couches ?
Est-ce mesurable ?

Le coutelier en question avait intercalé une fine couche de fer entre deux aciers pour encaisser justement cette différence de coefficient de rétraction. Il souhaitait un tranchant très dur, donc trempe "violente"...

[BDelor]

La déformation causée par la trempe sur une lame bi-couches, par exemple fer / acier, est très mesurable : elle se voit parfaitement à l'œil nu.
Sur un sandwich acier doux / acier dur / acier doux, les couches vont bouger de manière différente ce qui risque de mettre à mal les soudures. Intercaler un couche de fer malléable permet d'avoir une sorte de "joint de dilatation". Je crois qu'Eric Plazen pratique ce type de technique.

[Baptor]

Pour la déformation des lames bi-matériaux, tu as plusieurs phénomènes.

Déjà prends une lame dans un matériaux unique, tu verras qu'elle se courbera à la trempe. Ce phénomène s'explique par la différence de rapport entre la zone ayant pris la trempe et la zone ne l'ayant pas prise (et tous les intermédiaires).

Si tu parles de la rétractation en elle même : Alors, en estampage d'acier, entre la température de chauffe (12xx°C) et la température ambiante, on considère une rétractation de 12 pour 1000. Soit 1.2% (due au refroidissement + changement de l'austénite).

Avec les bi matériaux, tu rajoutes la différence de comportement de chacun des matériaux en plus du phénomène d'avant.
Les problèmes ne sont pas trop la rétractation en elle-même car tu vas passer de 1.3% à 1.1% mais surtout les variations de phases cristallines.

Le fer ne prendra pas la trempe, alors que l'acier la prendra... il va donc se présenter une rupture entres les structures. Pour voir grossièrement la structure : d'un coté tu vas avoir un cube régulier, de l'autre tu vas avoir un pavé rectangle.

Après, même dans le cas où les matériaux auraient les mêmes structures initiales, les mêmes structures finales, les changements peuvent se faire à des moments différents. La cinématique est souvent mise de coté pour des questions pratiques de gains de temps de calculs, mais pour des cas multi-matériaux, elle ne peut être mise de coté.

De plus sache, que quand tu vas avoir collé une lame de fer et d'acier, l'avoir forger, etc... un phénomène de diffusion aura eu lieu, et tu n'auras pas un fer pur et un acier pur, mais un fer pur, un fer avec très peu de carbone, un fer avec un peu de carbone, un fer avec un peu plus de carbone, un acier fort appauvri, un acier appauvri, un acier peu appauvri, un acier pur.
Chacun réagissant différemment.

Si ta question, était dans le but de dire, celui là se rétracte de x% et celui la de y%, donc ma lame va être courbée comme cela à la fin, je te souhaite une bonne patience. Le plus rapide est d'aller voir un artisan qui a l'habitude de courber les lames et de le regarder faire, car avec sa LONGUE habitude, certains te feront rêver.

Après pour le coté scientifique, il faut calculer la chauffe, les déformations (qui au marteau sont irrégulières), le refroidissement, et la détente. Il faut y ajouter toutes les diffusions, et phénomènes annexes. Y rajouter les vitesses de chauffages et de refroidissement. Tu auras donc les hétérogénéités de chaleur et de composition, et tu pourras calculer les changements en chaque point de la matière. Autant te dire, que tu auras plus vite fait de faire 100 lames, que de faire ce calcul.
Et si tu imagines faire des approximations, et bien ta lame ne ressemblera pas à ton calcul.

Un système qui marche industriellement parlant, est de bloquer ta lame dans une forme prédéfinie, et la tremper. Puis de la détendre en la maintenant tenue. Mais en coutellerie artisanale, je ne vois pas trop comment cela peut être réalisé.
Ou bien de la tremper, et la déformer après. Attention à la casse, car la déformation est plus que limitée.

Tu rentres là dans les gros problèmes de déformation et de cintrage des lames. Les meilleurs qui pourront te renseigner, même si leur enseignement m'a été impossible à reproduire, sont les personnes qui refont des katanas et sabres chinois avec la trempe traditionnelle (trempe avec le coup dans l'eau).

Désolé pour ce message pas vraiment optimiste, bon courage pour tes essais et à bientôt

[bpc]

Un système qui marche industriellement parlant, est de bloquer ta lame dans une forme prédéfinie, et la tremper. Puis de la détendre en la maintenant tenue. Mais en coutellerie artisanale, je ne vois pas trop comment cela peut être réalisé.

Ca existe : il s'agit de gros "étaux" dans lesquels de l'eau froide circule.

[bryan]

Si ta question, était dans le but de dire, celui là se rétracte de x% et celui la de y%, donc ma lame va être courbée comme cela à la fin, je te souhaite une bonne patience. Le plus rapide est d'aller voir un artisan qui a l'habitude de courber les lames et de le regarder faire, car avec sa LONGUE habitude, certains te feront rêver.

Désolé pour ce message pas vraiment optimiste, bon courage pour tes essais et à bientôt

Bonjour et merci pour ces précisions .
Mon questionnement était beaucoup plus "béotien"... et pour résumer je me demandais si en assemblage bi-couches, il y avait des aciers incompatibles : j'essaye de comprendre ce qui, dans leurs compositions, les rendrait "incompatibles".

[Baptor]

Tu as un très bon post sur ce forum avec les "alliages" que l'ont peu mettre en commun dans le cadre du damas. (désolé je n'ai pas le lien)

Il y a énormément de phénomène qui peuvent les rendre incompatibles :
- chimique
- électronique ou électrochimie
- corrosion
- métallurgie
- point de fusion
- température de travail
- capacité mécanique

Après si tu part sur de l'acier (donc une base fer avec du carbone) tu n'auras principalement les caractères métallurgiques et mécaniques.

Mais comme je pense que tu pense acier dans son terme générique incluant tout les aciers alliées, tu peut avoir de nombreux phénomènes. Un des principaux et le plus gênant est l'hétérogénéité.

Ex : si tu prend un acier au nikel ou chrome, ces éléments on la fâcheuse tendance d'aller se déposer au niveau des joints de grains. Ce qui fragilise ces joints, et c est par la que l'acier va casser.
Pour faire une analogie avec un matériau moderne, le béton léger, ou l'on fait le ciment en incluant des billes de polystyrène, si tu as un endroit avec plus de polystyrène il sera plus fragile que le coté ou il n'y aura du coup plus de ciment. Pourtant dans l'ensemble tu auras toujours les même rapports.

[BDelor]

... pour résumer je me demandais si en assemblage bi-couches, il y avait des aciers incompatibles : j'essaye de comprendre ce qui, dans leurs compositions, les rendrait "incompatibles".

Si je peux me permettre, je te conseille de prendre la question à l'envers : plutôt que de t'interroger globalement sur les possibilités d'allier n'importe quel acier x avec n'importe quel acier y, interroge toi sur les raisons qui peuvent conduire à tel ou tel choix. En fonction du résultat souhaité, il sera ensuite temps de s'interroger sur les aciers permettant de l'obtenir.